X6130卧式万能升降台铣床总体布局及主轴箱设计

摘 要本题主要是X6130卧式万能升降台铣床的总体布局及主轴箱的设计，主轴箱及进给箱是由异步电动机进行驱动，通过齿轮传动，分别使主轴获得12级转速，进给系统实现14级变速。通过对主轴箱中零部件的分析和校核，合理的选择零部件包括齿轮，轴等，满足工作时的加工要求，确保加工时铣削零件尺寸、形状的精度要求。该铣床适用于对平面、斜面、螺旋面及成型表面加工，机床具有足够的刚度和强度,能进行高速度切削和承受一定强度的切削工作。通过对主轴箱进行了简要的设计和较核，设计的总体布局满足工艺要求，传动系统满足加工要求。X6130铣床具有主轴转速高、调速范围宽、操作方便、工作台进给速度宽等特点，大大提高了加工范围。关键词： 总体布局；传动系统；主轴箱IABSTRACTThis problem is mainly X6130 Universal horizontal milling machine lifts the overall layout and design of headstock, headstock and feed box is driven by the induction motor, through gear transmission, respectively, were 12 to spindle speed, feed system to achieve 14 speed. Components of the spindle box through the analysis and verification, a reasonable choice parts, including gears, shafts, etc., to meet the processing requirements work to ensure that when the milling machining parts size, shape precision. The new machine suitable for plane, bevel, helical and molding surface processing, the machine has enough stiffness and strength, to carry out a certain strength to withstand high-speed cutting and cutting work. Through a brief spindle box design and more nuclear, the overall layout of the design meet the technical requirements of transmission system to meet the processing requirements. X6130 milling machine has a spindle speed of high, wide speed range, easy operation, wide table feed speed, etc., greatly increased the range of processing.Key words :Overall layout；Driving System；Headstock目 录 摘要 .IAbstract.II第 1 章 绪论 .11.1 铣床在国民经济中的地位 .11.2 铣床工业发展概况和目前水平 .11.3 铣床的类型和编号 .2第 2 章 X6130 卧式升降台铣床总体方案设计 .42.1 X6130 型铣床的结构特点主要参数和主要用途 .42.1.1 X6130 型铣床的结构和特点 .42.1.2 X6130 型铣床的主要参数 .42.1.3 X6130 型铣床的主要用途 .42.2 主要部分的名称和用途 .52.3 铣床的常用卡具 .62.3.1 夹具的概念 .62.3.2 夹具的作用 .62.3.3 铣床夹具的类型 .72.3.4 夹具的组成 .72.3.5 典型工件在铣床上的装夹方式 .72.4 本章小结 .8第 3 章 X6130 型卧式万能升降台铣床的运动设计 .93.1 主运动 .93.1.1 主轴传动结构式 .93.2 确定结构网及主轴转速表 .93.3 本章小结 .11第 4 章 主轴箱电动机的选择 .124.1 主轴箱电机的选择 .124.1.1 选择电动机的容量 .12 4.1.2 分配总降速比 .124.1.3 确定传动轴的轴数 .124.1.4 绘制转速图 .134.3 本章小结 .13第 5 章 带传动的设计 .155.1 概述 .155.1.1 带传动的分类 .155.1.2 带传动的失效形式 .155.1.3 带传动的设计要求 .155.2 带传动的计算及选定 .165.2.1 计算带传动的条件 .165.2.2 计算内容和步骤 .165.4 本章小结 .17第 6 章 主轴箱齿轮设计和应力计算 .186.1 齿轮的概述 .186.1.1 齿轮的类型 .186.1.2 齿轮传动的主要特点 .186.1.3 失效形式及设计准则 .186.1.4 齿轮材料及其选择原则 .186.2 主轴箱齿轮的设计 .196.3 直齿圆柱齿轮应力的计算 .216.4 本章小结 .24第 7 章 轴的设计计算 .257.1 轴的概述 .257.1.1 轴的功用及分类 .257.1.2 轴的受力分析、失效形式和设计准则 .257.1.3 轴上零件的固定 .267.1.4 轴的加工和装配工艺性 .267.2 轴的设计及计算 .277.3 轴的设计 .287.3.1 传动轴直径的确定 .287.3.2 主轴轴径的确定 .297.3.3 核算转速 .297.3.4 主轴的校核 .307.4 本章小结 .34第章 零部件的选择 .358.1 键的选择 .358.2 滑移齿轮的轴向移动 .368.3 润滑系统设计 .378.4 本章小结 .37结论 .38参考文献 .39致谢 .400第 1 章绪论1.1 铣床在国民经济中的地位金属切削机床使用切削的方法将金属毛坯加工成机器零件的机器。铣床是用铣刀进行加工的机床。由于采用了多刃刀具连续切削，故生产效率较高，而且还可以获得较好的加工表面质量。铣床的工艺范围很广，在铣床上可以加工平面、沟槽、分齿零件、螺旋形表面等，因此在机械制造业中，铣床应用非常广泛，特别是我是升降台铣床。在现代机械制造业中加工机器零件的方法有多种，如锻造、铸造、焊接、切削加工和各种特种加工等等，但切削加工是将金属毛坯加工成具有一定形状、尺寸和表面质量的零件的加工方法，在加工精密零件时，目前主要是依靠切削加工来达到所需的加工精度和表面质量。所以，金属切削机床是加工机器零件的主要设备，它所负担的工作量，约占机器总制造工作量的 40%-60%，机床的技术水平直接影响机械制造工业的产品质量和劳动生产率。铣床的母机属性决定了它在国民经济中的重要地位。机床工业为各种类型的机械制造厂提供先进的制造技术与优质高效的机床设备，促进机械制造工业的生产能力和工艺水平的提高。机械制造业肩负着为国民经济各部门提供现代化技术装备的任务，即为工业、农业、交通运输业、科研和国防部门提供各种机器、仪器、和工具。为适应现代化建设的需要，必须大力发展机械制造工业。可见，机械制造工业是国民经济各部门赖以发展的基础，而机床（铣床）工业则是机械制造工业的基础。一个国家机床工业的技术水平在很大程度上标志着这个国家的工业生产能力和科学技术水平。显然机床（铣床）在国民经济现代化建设中起着重大的作用。1.2 铣床工业的发展概况和我国机床工业目前的水平金属切削机床是人类在改造自然的长期实践中，不断改进生产工具的基础上生产和发展起来的。最原始的机床是靠双手的往复运动，在工件上钻孔。最初的加工对象是木料，为加工回转体，出现了依靠人力使工件往复运动的原始车床，在原始加工阶段，人既是机床的原动力，又是机床的操纵者。当加工对象由木材逐渐过渡到金属时，切削要求增大动力，于是就逐渐出现了水力、风力和畜力等驱动的机床。随着生产的发展和需要，要15-16世纪出现1了铣床、磨床。我国明朝宋应星所著“天工开物”中就已有对于天文仪器进行铣削和磨削加工的记载。18世纪末，蒸汽机的出现，提供了新型的巨大的能量，使生产技术发生了革命性的变化，由于在加工过程中逐渐产生了专业性分工，因而出现了各种类型的机床。19世纪末，机床以扩大到许多类型，这些机床多采用皮带传动，性能很低。20世纪以来，齿轮变速箱的出现，使机床的结构和性能发生了根本性的变化。随着电器控制、液压件传动等科学技术的出现及其在机床上的普遍应用，使机床技术有了迅速的发展，除通用机床外又出现了许多各式各样的专用机床。在机床发展的这个阶段，机床的动力已由自然力代替了人力，人只需操纵机床，生产力已不受人的体力的限制。如本文的介绍的万能卧式升降台铣床，还有立式铣床、万能工具铣床、龙门铣床、固定台座式铣床以及各种专用铣床（包括键槽铣床、曲轴铣床、凸轮铣床）等。近些年来，电子技术、计算机技术、信息技术、激光技术等的发展并在机床领域得到应用，使机床开始了迅猛发展的新时代。多样化、精密化、高效化、自动化是这一时代铣床的发展的基本特征。新技术的发展，数控机床以其加工精度高、生产率高、柔性高、适应中小批量生产而日益受到重视。由于数控铣床无需人工操作，而是靠数控程序完成加工循环，调整方便，适应灵活多变的产品。使得中、小批量自动化成为可能。从而生产力发展的过程来看，铣床发展到数控化阶段，不仅铣床的动力无需人力，而且铣床的操纵也由机器本身完成了。人的工作只是编制加工程序，调整刀具等，为铣床的自动加工准备好条件。然后则有电脑控制铣床自动完成加工。我国的铣床工业已经取得了巨大的成果，但与世界先进水平相比，还有较大的差距。主要表现在：大部分高精度和超精密铣床性能还不能满足要求，精度保持性也较差，特别是高效的自动化、技术水平和质量保证方面都明显落后。产量低下，机床数控化程度不足10%，至于航天、航空、冶金、汽车、造船和重型机器制造等工业部门所需要的多种类型的特种数控铣床基本上还是一片空白。技术性能方面落后，国外已做到15-19轴联动，分辨率达到0.1-0.01 而我,m国目前只能做到5-6轴联动，分辨率为1 国内产品的质量和可靠性也不够稳,m定，特别是先进数控系统的开发和研制还需作进一步的努力。1.3 铣床的类型和编号铣床的主要类型：万能卧式升降台铣床、立式铣床、龙门铣床、仿行铣床、专门化铣床。数控铣床等。2以本设计介绍的X6130型机床为例，大写的“X”表示的是机床的类别代号，是铣床；“6”表示的是铣床的组号，此铣床为卧式升降台铣床；“1”表示铣床系别号，表示的是万能升降台铣床；“30”是铣床的主参数，表示的是工作台面的宽为300mm。主参数的折算系数是1/10。X6130型万能卧式升降台铣床，主轴轴线与工作台平行，主轴呈横卧位置，其与卧式升降台铣床的区别是在纵向工作台之间增加一回转台。铣削是将铣刀安装在与主轴相连接的刀轴上，绕主轴作旋转运动，被切工件装夹在工作台面上对铣刀作相对进给运动，从而完成切削工作。主传动电机4KW，通过主轴变速箱能使主轴实现12中转速，工作台作垂直和横向运动。它可以加工平面、沟槽、分齿零件和螺旋槽等工件。3第 2 章 X6130 型卧式升降台铣床总体方案设计总体方案：本设计主要对X6130型万能铣床的总体布局和其部分结构进行设计，使其满足工艺性和传动系统的要求。2.1 X6130 型铣床的结构特点主要参数和主要用途2.1.1 X6130型铣床的结构和特点X6130型卧式升降台铣床由床身、底座、升降台、工作台、刀杆支架、悬梁、主传动及变速、进给传动和电器部分组成。1、床身 床身支承并连接各部件，顶面水平导轨支承横梁，前侧导轨供升降台移动之用。床身内装有主轴和主运动变速系统及润滑系统。2、横梁 它可在床身顶部导轨前后移动，吊架安装其上，用来支承铣刀3、主轴 主轴是空心的，前端有锥孔，用以安装铣刀杆和刀具。4、工作台 工作台上有T形槽，可直接安装工件，也可安装附件或夹具。它可沿导轨作纵向移动和进给。5、纵向工作台 纵向工作台由纵向丝杠带动在转台的导轨上作纵向移动，以带动台面上的工件作纵向进给。台面上的T形槽用以安装夹具或工件。6、横向工作台 横向工作台位于升降台上面的水平导轨上，可带动纵向工作台一起作横向进给。7、升降台 升降台可沿床身导轨作垂直移动，调整工作台至铣刀的距离。铣床6130的特点：1、轴的启动，停止和工作台的快速移动均有按钮操纵，操作简单方便；2、工作台进给手柄与工作台移动的方向一致，操纵时不易出差错；3、轴的转速和工作台的进给量均采用孔盘变速操纵机构变速，使操纵简便，工作可靠；4、轴能有效的立即制动，使操作迅速，安全，方便；5、X6130型铣床的刚度好，更适宜高速铣削和强力铣削。2.1.2 X6130型铣床的主要参数图2.1 X6130型铣床的主要参数主要参数工作台面积 3001150mm（宽长）工作台最大行程 纵向 680mm4横向 235mm垂直 400mm主轴锥孔 7：24 ISO50主轴转速 12级35-1600r/min主轴电机功率 4kW工作台承载工件最大重量 500kG工作台回转角度 45进给速度 14级进给进给电机 0.75kW 1380r/min机床重量 2650kG(约)外型尺寸 169015351630（长宽高）2.1.3 X6130 型铣床的主要用途X6130 型卧式万能升降台铣床，主轴轴线与工作台平行，主轴呈横卧位置，铣削时将铣刀安装在与主轴相连接的刀轴上，绕主轴作旋转运动，被切工件装夹在工作台面上对铣刀作相对进给运动，从而完成切削工作。X6130 型铣床其与一般升降台铣床的主要区别在于工作台除了能在相互垂直的 3 个方向作调整或进给运动外，还可绕垂直轴线在45范围内回转，从而扩大了机床的工艺范围。 该机床可用于铣削平面、斜面、沟槽、齿轮等，采用分度头附件，还可以加工螺旋表面等。2.2 主要部分的名称和用途1、铣床主传动部分由主传动变速箱及主轴部件组成。主传动变速箱，主要通过调频电动机和滑移齿轮的变速使主轴获得多级转速，以满足不同铣削加工的要求。（1）主轴 主轴是变速箱内最重要的部件，它采用三支撑结构，由于轴承的间距和主轴的直径比较大，因此能保证主轴具有必须的刚性和抗震性。前轴承室决定主要主轴回转的主要轴承，因此采用 P5 级精度的圆锥滚子轴承。主轴中部的轴承决定主轴工作的平稳性，因此采用 P6 级精度的圆锥滚子轴承。后轴承对铣削的加工精度影响不打，它主要是用来支持主轴的尾端，因此采用角接触球轴承。主轴左端飞轮在铣削过程中能储藏能量，能使主轴旋转均匀和铣削平稳。5尤其是在用齿数少的铣刀进行铣削是，飞轮的作用就更加明显。也有用增加大齿轮的质量代替飞轮。这种铣床的主轴上就不再另装飞轮。（2）中间传动轴。主轴电机通过中间传动轴上装有的三联齿轮和双联齿轮使主轴得到转速。（3）弹性联轴器。弹性联轴器是由两半部分组成，它的一半安装在电动机轴上，另一半安装在一轴上。电动机轴与一轴用弹性联轴器连接，两轴之间允许有少量的偏移和倾斜，在工作是能吸收震动和承受冲击。联轴器上的弹性挡圈经受到启动和停止的冲击而容易磨损，当磨损严重时应及时更换。2、铣床进给变速部分 由进给变速箱与变速操纵机构组成。工作进给和快速进给分别由不同的电磁离合器控制，运动经过变速箱变速后，可以得到不同的进给速度。工作进给时，由滚珠式安全离合器实现过载保护。（1）进给箱是一个圆筒式独立部件，装在升降台左边。运动由齿轮传入。工作进给时，电磁离合器吸合运动由齿轮、中间传动轴上的三组滑移齿轮经电磁离合器，由另外一个齿轮传至升降台部件，使工作台得到 14 级进给速度。（2）变速操纵机构。X6130 型铣床进给变速操纵机构中，只要利用拨叉机构分别操纵各个轴上的三联齿轮，各拨到三个不同的啮合位置，同时，把离合器拨在两个适当的位置就可以获得 14 级转速。进给变速操纵机构和主轴变速操纵机构一样，用三个拨叉来控制。其工作原理也与主轴变速时完全相同。3、升降台部分 升降台铣床的升降台与铣床床身以矩形导轨，压板结构相互连接，提高了导轨的刚性，便于维修。在升降台内部，装有能完成升降台上下移，床鞍横向进给及工作台纵向进给的传动机构，各方向的进给运动由一套鼓轮机构及台面操纵集中操纵。4、工作台及床鞍 工作台主要供安装铣床夹具或工件用。上面有 T 形槽供T 形螺钉连接使用。床鞍主要用来带动工作台作横向、纵向移动。2.3 铣床的常用夹具2.3.1 夹具的概念在机床上加工工件，要求将工件迅速准确的安装在机床上并保证工件与刀具之间有一个准确可靠的加工位置，这就需要用一种工艺装置来实现，这种用来使工件定位和夹紧的工艺装备，简称夹具。2.3.2 夹具的作用1、保证加工精度。2、扩大机床使用范围。63、减少辅助时间，提高生产效率。4、减轻劳动者劳动强度，有利于安全生产。2.3.3 铣床夹具的类型铣床夹具按使用范围可分为通用铣夹具、专用铣夹具和组合夹具三类。按工件在铣床上的加工运动特点，可分为直线进给夹具、圆周进给夹具、沿曲线进给夹具三大类。1、通用夹具 能加工两种或两种以上的工件的同一夹具，一般是指已经规格化、标准化了的夹具。铣床上常用的平口虎钳、轴用虎钳、分度头、圆转台等都属于通用夹具。2、专用铣夹具 专用铣夹具是为某一特定工件的某一个工序加工要求而专门设计制造的，当工件或工序改变时就不能再使用了。这种夹具结构紧凑，使用维护方便，加工精度容易控制，产品质量稳定。3、组合夹具 由可循环使用的标准夹具零部件组装成易于连接和拆卸的夹具。组合夹具拆卸迅速、周期短、能反复使用、减少制造成本。但生产效率和加工精度不如专用夹具，通常用于新产品试制等多品种加工。2.3.4 夹具的组成铣床夹具一般由以下部分组成。1、定位件 在夹具上起定位作用的零部件。2、加紧件 在夹具上起加紧作用的零部件。3、夹具的主体 用以将夹具的各个元件和部件联合成一个整体，并通过夹具体使整个夹具体固定在机床上。4、对刀件 在夹具上起对刀作用的零部件。用以迅速得到机床工作台及夹具与工件相对于刀具的正确位置。5、导向件 在夹具上起引导刀具作用的零部件。6、其他元件和装置 由于加工工件的要求不同，夹具中有时还需要增加一些元件。2.3.5 典型工件在铣床上的装夹方式1、工件直接装夹在工作台面上 对于尺寸比较大、几何形状复杂的工件，如机床床身、工作台和箱体等，加工尺寸超过机床工作台行程，需要采用接刀法加工的工件，如沟槽加工、板料切断和标尺刻线等。使用夹具难以保证加工精度，需要精密量具找整的工件，如长齿条、长轴上加工 180对称沟槽加工等。2、用通用夹具装夹工件 对于加工表面大而薄的工件可选用角铁装夹。7相互平行垂直的矩形工件，可选用平口虎钳装夹。以外圆柱面固定的工件，可选用 V 形块定位，对于齿轮工件，精度要求高的轴、盘类工件上的角度面、沟槽、刀具齿槽和曲面加工，可选用分度头或回转台装夹。对于盘形工件和短轴轴端加工的工件，可把一些通用夹具组合起来装夹。3、用专用夹具装夹工件 专用夹具是专门加工某一加工部位或工序而专门设计的，其优点是工件定位准确，夹紧方便牢固，适用于大批量生产。4、用组合夹具装夹工件 选用时，可根据加工需要、定位要求、夹紧方式选用其中某些元件，能机动灵活的组合各种各样的夹具。2.4 本章小结本章主要对 X6130 型万能铣床进行初步设想，确定其基本尺寸和主要参数，并对铣床的布局做了简单的设计，包括铣床总体结构，主传动部分、铣床进给变速部分、升降台部分 、工作台。并对卡具包括概念、作用、类型、组成以及装夹方式做了简单的介绍。8第 3 章 X6130 型卧式万能升降台铣床运动设计铣床的主运动是主轴的旋转运动，进给运动由工作台沿纵向、横向和垂直3 个方向的直线运动来实现。3.1 主运动3.1.1主轴传动结构式主轴传动结构式，又称主轴传动链。它表示的是主电动机的转速传到主轴的传动路线。主电动机轴以 1440r/min 的转速旋转，经过弹性联轴器与轴 I 连接，则轴 I 具有与电动机轴相同的转速，则轴 具有与电动机轴相同转速。通过传动比为 ， ， 的三联齿轮传动，使轴上有五个齿轮，其中有四个与轴184023 上的齿轮啮合，轴上的齿轮用轴套固定。轴 上有两个二联齿轮，有四种不同的啮合对，传动比分别为 ， ， ， 。使轴获得 34=12 种不34520314同的转速。再经过一对传动比为： 的齿轮传动，使变速箱的输出轴具有 12种不同转速，最终主轴也获得 12 种不同的转速。实现 12 级变速。其传动结构式如下：（3.1）34185204kW010r/min3184n主 电 动 机 主 轴 3.2 确定结构网及主轴转速表1、确定转速数列由转速范围为 351600r/min，公比=1.41 。取得主轴转速数列值为：35；50；70；100；140；200；280；400；560；800；1120；1600r/min，共 12级转速。2、确定传动副数及结构式912 可分解为 34，根据夸大组的顺序最好与传动顺序一致的原则，确定结构式为 12=34。3、结构网：图（3-1）图 3.1 结构图表 3.1 主轴转速转速级别 计算式 转速r/min1 324018516002 11203 40238004 01855605 4400106 24301052807 2008 43021409 18510010 40327011 15012 85353.3 本章小结本章主要研究了 X6130 型万能铣床的主传动系统和进给变速系统，并进行了运动方案的设计。主轴共有 12 级转速。并确定了各传动轴的转速，获得对各轴强度进行校核的参考性数据。11第 4 章 主轴箱电动机的选择X6130 型机床是一般的金属切削机床，无特殊的性能要求，采用丫系列封闭自扇冷式鼠笼型三相异步电机，Y 系列电动机高效、节能、启动转矩大、噪声低，振动小，运行安全可靠，工作条件：相对湿度不超过 95%；海拔不超过1000m；由于主轴最高转速 1600r/min。 4.1 主轴箱电机的选择4.1.1 选择电动机的容量（4.1）80352.9kW95TnwP式中取转速为 35r/min 时，主轴的扭矩为 800N。电动机输出的功率 P0（4.2）0WP式中， 为电动机至主轴的总效率。 53带 齿 联 滚（4.3）取 V 带传动效率 带 =0.96，滚动轴承效率 轴承 =0.99，齿轮 齿轮 =0.97 联轴 联 =0.98 则 由公式 4.3 得 5350.967.908.163带 齿 联 滚由公式 4.2 得： 02.kW81WP12因载荷平稳，电动机额定功率 只需略大于 即可。由参考文献9可查得mP0选取电动机的额定功率 ，转速为 1440r/min，型号为 Y112M-4。4kWm4.1.2 分配总降速比总降速比为 uII=nmin/nd，nmin 为主轴最低转速，考虑是否需要增加定比传动副，以使速数列符合标准或有利于较少齿数和径向与轴向尺寸，并分担总降速传动比。然后，将总降速传动比按着“先缓后急”的递减原则分配给串联的各变速组中的最小传动比。4.1.3 确定传动轴的轴数传动轴数变速组数+定比传动副数+1=3+1=44.1.4 绘制转速图：图（4-1）1440 从转速图上，很容易找到主轴每一转速的传动路线，如主轴为 280r/min 时，其传动路线为：，主轴的 12 种转速中的每一243205n主 电 动 机 主 轴 转速，需要经过哪几对齿轮，从该图上一目了然。因此当某一转速不正常时，13可从图中看出是何处发生了故障。4.2 本章小结本章主要工作是选取 X6130 型铣床的主传动系统驱动机构 Y 系列三相异步交流电动机。确定了转速的合理取值，选用 Y112M-4 型异步电机，其同步转速为1500 r/min，满载时转速为 1440 r/min。14第 5 章 带传动的设计5.1 概述5.1.1带传动的分类带传动是由主动带轮，从动带轮和挠性传动带组成。根据工作原理不同，可以分为摩擦型和啮合型两类。摩擦型带传动中，带必须以一定的张紧力紧套在两带轮上，使带与带轮接触面间具有一定的正压力。当原动机驱动主动轮回转时，带与带轮接触面上便产生摩擦力。正是依靠这种摩擦力，主动带轮牵动了带，带又牵动从动带轮。啮合型带传动，带的内侧和带轮外缘均制作有齿。工作时，依靠带齿与带轮齿的啮合来传递运动和动力。这种传动无滑动，能保持主、从动轮圆周速度相等，达到同步而称为同步带传动。带传动多为摩擦型，啮合型仅有同步带传动一种。5.1.2 带传动的失效形式摩擦型带传动的主要失效形式有：(1)带在带轮上打滑；(2) 带过早地发生疲劳破坏。因此，这类带传动的设计准则应为：在保证带传动不打滑的条件下，使带具有一定的疲劳强度和寿命。5.1.3 带传动的设计要求对带轮的设计一般要求为：质量小；结构工艺性好（已于制造） ；没有过大的铸造内应力；质量分布均匀，转速高时要进行动平衡处理；与带接触的工作面要精细加工，以减少带带的磨损；各个槽的尺寸和角度都应该保持一定的精度，以使载荷分布较为均匀等。对于带轮材料的选择，当带速30m/s 时，用铸铁 HT200；当带速25-45m/s15时，宜采用球墨铸铁或铸钢，也可以用钢板冲压焊接；小功率传动可以用铸铝或塑料。带轮的结构尺寸设计上，根据带轮的基准直径与轴的直径比较，可以采用实心式结构；腹板式结构；孔板结构或轮辐式结构带轮的结构设计，主要依据带轮的基准直径选择结构形式，根据所选带的截型确定轮槽尺寸，带轮的其余尺寸可以按照经验公式计算确定。对于一般机床来说选取窄 V 带。因为能传动更大的功率，传动结构尺寸较紧凑。5.2 带传动的计算及选定5.2.1 计算带传动的条件1、传动功率（原动机的额定功率或从动机的实际功率） ；2、小带轮的转速和所需的传动比；3、传动用途、载荷性质、原动机种类及工作制度。5.2.2 计算内容和步骤1、确定计算功率 Pca由参考文献16 查得工况系数 1.3AK5kW6.0ca2、选择 V 带型根据 ， 由参考文献16确定选用 A 型带caPn3、确定带轮基准直径由参考文献16 取主动轮基准直径 ，则从动轮基准直径10mD=12i427验算带的速度 107.54/s2/606nv带的速度适合。4、定窄 V 带的基准长度和传动中心距 12012.7()()DaD93.516取 04ma计算长度 210120()2()43.4139.85m6d DLaa由参考文献16 选取带的基准长度 125dL实际中心距 40+4.75d-39.8a 0402中心距可调范围： minax.15.152381.2m03403475dL5、算小轮包角 1 211D768-57.83.16920合适6、单根 V 带的额定功率由参考文献16 通过插值法： 103.41926x得到 1.32x所以单根窄 V 带的额定功率 P0=1.32kW7、算窄 V 带的根数 z（5.1）0calZk（ ）查参考文献16 查得 ; 于是.98K.3L0 6.0531.298.calPZk根（ ）5.4 本章小结本章主要对带传动做具体的设计，并对带传动进行了选择和基本的计算，选取了带传动的类型为 A 型得出带传动的基准传动比及长度、中心距、包角、17根数等。第 6 章 主轴箱齿轮设计和应力的计算6.1 齿轮的概述6.1.1 齿轮的类型 齿轮传动类型很多。根据一对齿轮在啮合过程中，其传动比是否恒定，将齿轮传动分为圆形（圆柱形或圆锥形）齿轮传动和非圆（如椭圆）齿轮传动。在各种机械中应用最广泛的是圆形齿轮传动，而非圆齿轮传动则用于一些具有特殊要求的机械中。根据两齿轮啮合传动时其相对运动是平面运动还是空间运动，可将其分为平面齿轮传动和空间齿轮传动两类。平面齿轮传动用于传递两平行轴之间的转动，其形状为圆柱。根据轮齿形状的不同，又分为直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮以及人字齿圆柱齿轮传动，其啮合形式又有外啮合、内啮合和齿轮齿条啮合三种。空间齿轮传动用于传递两相交或相错之间的转动，常见的形式有圆锥齿轮传动，准双面齿轮传动，交错轴斜齿轮传动及涡轮蜗杆传动等。6.1.2 齿轮传动的主要特点1、效率高 在常用的机械传动中，以齿轮传动的效率为最高。2、结构紧凑 在同样的使用条件下，齿轮传动所需的空间尺寸一般较小。3、工作可靠，寿命长，承载能力高。4、传动比恒定 传动比稳定往往是对传动性能的基本要求。5、齿轮传动安装精度要求高、成本较高，且不宜用于传动距离过大的场合。齿轮传动可做成开式，半开式及闭式。闭式与开式或半开式的相比，润滑18及防护等条件最好，多用于重要场合。6.1.3 失效形式及设计准则齿轮传动的失效主要是轮齿的失效，而轮齿的失效形式又是多种多样的，较为常见的形式有：轮齿拆断、工作齿面磨损、齿面点蚀、齿面胶合及塑性变形。所设计的齿轮传动在具体的工作情况下，必须具有足够的，相应的工作能力，以保证在整个工作寿命期间不致失效。因此，针对上述各种工作情况及失效形式，都应分别确立相应的设计准则。通常只按保证齿根弯曲疲劳强度及保证齿面接触疲劳强度两准则进行计算。6.1.4 齿轮的材料及其选择原则齿轮常用材料为优质碳素钢、合金钢、铸铁和非金属材料。一般多用锻件，较大直径齿轮不宜锻造，需采用铸钢或铸铁。选择原则：1、要满足工作条件要求2、合理选择材料配对3、考虑加工工艺极热处理工艺6.2 主轴箱齿轮的设计1、选定齿轮的材料、精度等级及齿数选用直齿圆柱齿轮。由参考文献7选得大、小齿轮的材料均为 40Cr，并经调质及表面淬火，尺面硬度为 4855HRC，平均值为 52HRC。因采用表面淬火，齿轮的变形不大，不需磨削，故初选精度等级为 7 级（GB10095-88 ） 。2、确定各变速组齿数1） 、基本组当各变速组的传动比确定以后，可确定齿轮齿数。对于定比传动的齿轮齿数可依据机械设计手册推荐的方法确定。对于变速组内齿轮的齿数，如传动比是标准公比的整数次方时，变速组内每对齿轮的齿数和 及小齿轮的齿zS数可以从表 3-6（机械制造装备设计）中选取。一般在主传动中，最小齿数应大于 1820。采用三联滑移齿轮时，应检查滑移齿轮之间的齿数关系：三联滑移齿轮的最大齿轮之间的齿数差应大于或等于 4，以保证滑移是齿轮外圆不相碰。对于外联传动链，若公比 i 采用标准公比 的整数次方时，用查表法莱确定齿数和小齿轮齿数，对于本机构而言，基本组传动比19i1=1； i2=1/ =1/1.41在1中查表 4-1 中查为 141.2，有数字 即可能的方案结果如下；i3=1/2 SZ=57，60，63，66，69，72，75i2=1/1.41 SZ=58，60，63，65，67，68,70，72i=1 SZ=58，60，62，64，66，68,70，72，74可挑出 SZ=60 和 72 是适用的再根据滑移齿轮齿顶不干涉，不发生根切及键可安装在轴上的条件，取 SZ=72 在1中表 4-1 中可查得小齿轮的齿数分别为18，24，28，i 1=24/24，i 2=32/35，i 3=24/40，且 Z=Z1=2417 SZ=72100120，最大和次大齿轮的齿数差为 40-35=54 故满足要求2）第一扩大组i1=1/1 i2=1/p3=1/2.82采用 1 中相同方法，查表得 SZ=84，故 i1=42:42 i2=22:62 且Zmm=2217，S Z=84100120 最大和次大齿轮差为 62-42=204 故满足要求。3）第二扩大组i1=2/1=2 i2=1/4采用 1 中相同方法查得 SZ=105 小齿轮数分别为 35 和 21，故 i1=70/35=2 i2=21/84，且 Zmax=2117 SZ=105100120 最大和次大齿轮齿数差为 84-70=14 4，故满足要求。3、确定许用接触应力T i齿轮选用 40Cr，热处理方法选用高频淬火，根据4表中的 514-79 =1343MPQ4、确定齿宽系数m=610 m=85、计算各变速组的模数一半同一交速变量中的齿轮取同一模数，选择符合最重的小齿轮，按简化的接触疲劳强度公式（8）进行计算：312mu+ndzj（ ）20式中 m1按接触疲劳强度计算的齿轮模数；Nd驱动电机功率（kw）nj计算齿轮的计算转速（ r/min）u大齿轮齿数与小齿数之比 u1，外啮合取“+”号，内啮合取“”号；Z1小齿轮齿数；齿宽系数， =B/m（B 为齿宽，m 为模数）mm 选用接触应力